黑龙江省牡丹江市(六校联考)2021届新高考模拟物理试题含解析 19页

黑龙江省牡丹江市 (六校联考） 2021 届新高考模拟物理试题 一、单项选择题：本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合 题目要求的 1．如图所示，足够长的两平行金属板正对竖直放置，它们通过导线与电源 E、定值电阻 R、开关 S 相连。 闭合开关后，一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放，最终液滴落在某一金属板上。下列说法 中正确的是（ ） A．液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线 B．电源电动势越大，液滴在板间运动的加速度越大 C．电源电动势越大，液滴在板间运动的时间越长 D．定值电阻的阻值越大，液滴在板间运动的时间越长 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 A．液滴在磁场中受重力及电场力，电场力沿水平方向，重力沿竖直方向。因液滴由静止释放，故合力的 方向一定与运动方向一致，故液滴做直线运动，故 A 错误； B．两板间的电势差等于电源电压，当电动势变大时，两板上的电压变大，由 U Ed 可知，板间的电场强 度增大，电场力变大，合力变大，故加速度增大，故 B 正确； C．因粒子最终打在极板上，故运动时间取决于水平方向的加速度，当电动势变大时，其水平方向受力增 大，加速度增大，运动时间减小，故 C 错误； D．定值电阻在此电路中只相当于导线，阻值的变化不会改变两板间的电势差，故带电粒子受力不变，加 速度不变，运动时间不变，故 D 错误。 故选 B。 2．电阻为 R 的单匝闭合金属线框，在匀强磁场中绕着与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势的 图像如图所示。下列判断正确的是（ ） A． 2 T 时刻线框平面与中性面平行 B．穿过线框的磁通量最大为 0 2 E T C．线框转动一周做的功为 2 0E T R D．从 4 Tt 到 3 4 Tt 的过程中，线框的平均感应电动势为 0 2 E 【答案】 B 【解析】 【详解】 A．由图可知 2 Tt 时刻感应电动势最大，此时线圈所在平面与中性面垂直， A 错误； B．当感应电动势等于零时，穿过线框回路的磁通量最大，且由 mE NBS 得 0 0m m 2 21 E E TE N T B 正确； C．线圈转一周所做的功为转动一周的发热量 2m 22 0 ( ) 2 2 E EEQ T T T R R R C 错误； D．从 4 T 到 3 4 T 时刻的平均感应电动势为 0m 22 2 2 EE T T D 错误。 故选 B。 3．甲乙两车在水平地面上的同一位置同时出发，沿一条直线运动，两车均可看做质点，甲乙两车的速度 时间图像如图所示，下列说法中正确的是（ ） A． t=1s 时甲车加速度为零 B．前 4s 内两车间距一直增大 C． t=4s 时两车相遇 D．两车在前 4s 内的最大距离为 5m 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 A．由 v t可知，甲车一直做匀加速直线运动，故 A 错误； B．在 2st 时两车速度相等，且乙车在甲车前， 2s 到 4s 由于甲车速度大于乙车速度，所以两车间距离减 小，故 B 错误； C．由 v t图像与坐标轴所围面积表示位移可知， 4s 内乙车的位移为 =2 4m 8mx乙 由图可知，甲车的加速度为 2 22 m/s 2m/s 1 a 由于甲车前 2s的位移为 0，由后 2s 的位移 21(2 2 2 2 )m 8m 2 x甲 故两车相遇，故 C 正确； D．在 2st 时两车速度相等，距离最大即为 2 2m 4mx 故 D 错误。 故选 C。 4．关于卢瑟福的 α粒子散射实验和原子的核式结构模型，下列说法中不正确的是（ ） A．绝大多数 α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进 B．只有少数 α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上 C．卢瑟福依据 α粒子散射实验的现象提出了原子的 “核式结构 ”理论 D．卢瑟福的 “核式结构模型 ”很好地解释了氧原子光谱的实验 【答案】 D 【解析】 【详解】 A． 粒子散射实验的内容是：绝大多数 粒子几乎不发生偏转；少数 粒子发生了较大的角度偏转；极 少数 粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过 90 ，有的甚至几乎达到 180 ，被反弹回来） ，故 A 正确； B． 粒子散射实验中， 只有少数 粒子发生大角度偏转说明三点： 一是原子内有一质量很大的粒子存在； 二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，但不能说明原子中正电荷是均匀分布的，故 B 正确； C．卢瑟福依据 粒子散射实验的现象提出了原子的 “核式结构 ”理论，故 C 正确； D．玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，玻尔的原子模型很好地解释了氢原子光谱的 实验，故 D 错误； 不正确的故选 D。 5．下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是 A．维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力 B．核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小 C．比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能 D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能 【答案】 C 【解析】 【分析】 核力与万有引力性质不同．核力只存在于相邻的核子之间；比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平 均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量．用于表示原子核结合松紧程 度； 结合能： 两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量． 自由原子结合为分子时放出的能量叫做化 学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能。 【详解】 A 项：维系原子核稳定的力是核力，核力可以是核子间的相互吸引力，也可以是排斥力，故 A 错误； B 项：核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力大的多，故 B 错误； C 项：比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会亏损质量，放出核能，故 C 正确； D 项：自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等该原子核的结合能，故 D 错误。 故选： C。 【点睛】 本题考查对核力的理解．核力是自然界四种基本作用力之一，与万有引力性质、特点不同，同时考查了结 合能和比结合能的区别，注意两个概念的联系和应用，同时掌握质量亏损与质能方程。 6．下列关于电磁感应现象的认识，正确的是 ( ) A．它最先是由奥斯特通过实验发现的 B．它说明了电能生磁 C．它是指变化的磁场产生电流的现象 D．它揭示了电流受到安培力的原因 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 电磁感应现象最先是由法拉第通过实验发现的， 它说明了磁能生电的问题， 它是指变化的磁场产生电流的 现象，故选项 C 正确． 二、多项选择题：本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目 要求．全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分 7．如图所示， 在匀强磁场中有一矩形 MNQP ，场强方向平行于该矩形平面。 已知 3mQP ， 3 m 2 MP 。 各点的电势分别为 0 1.5V 3VP M Q， ， 。电子电荷量的大小为 e 。则下列表述正确的是 （ ） A．电场强度的大小为 2 3V / m B． N 点的电势为 4.5V C．电子在 M 点的电势能比在 P 点低 1.5eV D．电子从 M 点运动到 Q 点，电场力做功为 1.5eV 【答案】 BC 【解析】 【详解】 A．如图所示 在 PM 延长线上取 0MB PM 。则电势 2 3VB M P 则 Q B、 连线在等势面上。由几何关系得 2 2 1sin 2 QP QP PB 则 30 则 3 2 2 PEAP m 电场强度的大小为 2V / mQPU E AP 故 A 错误； B．电场中的电势差有 M N P Q 则 4.5VN 故 B 正确； C．因为 1.5VM P 则电子在 M 点的电势能比 P 点低 1.5eV ，故 C 正确； D．因为 1.5VM Q 则电子由 M 点运动到 Q 点时电势能减小 1.5eV ，则电场力做功为 1.5eV ，故 D 错误。 故选 BC 。 8．如图所示，质量相等的两物体 a、b，用不可伸长的轻绳跨接在光滑轻质定滑轮两侧，用外力压住 b， 使 b 静止在水平粗糙桌面上， a 悬挂于空中。撤去压力， b 在桌面上运动， a 下落，在此过程中（ ） A．重力对 b 的冲量为零 B． a 增加的动量大小小于 b 增加的动量大小 C． a 机械能的减少量大于 b 机械能的增加量 D． a 重力势能的减少量等于 a、b 两物体总动能的增加量 【答案】 BC 【解析】 【分析】 【详解】 A．根据 I=mgt 可知，重力作用时间不为零，则重力对 b 的冲量不为零，选项 A 错误； B．设细线与水平方向夹角为 θ，则 ab 两物体的速度满足的关系是 cosa bv v ，则 cosa bmv mv ， 即 a 增加的动量大小小于 b 增加的动量大小，选项 B 正确； CD ．由能量关系可知， a 机械能的减少量等于 b 机械能的增加量与 b 与桌面摩擦产生的内能之和，则 a 机械能的减少量大于 b 机械能的增加量； a 重力势能的减少量等于 a、b 两物体总动能的增加量与 b 与桌 面摩擦产生的内能之和，选项 D 错误。 故选 BC 。 9．如图所示，半径为 R 的光滑绝缘圆环固定于竖直平面内， a 为圆环的最低点， c 为圆环的最高点， b 点 与圆心 O 等高，该空间存在与圆环平面平行的匀强电场。质量为 m、带电量为 +q 的小球 P 套在圆环上， 沿环做圆周运动，通过 a、b、c 三点时的速度大小分别为 23 2a gRv 、 21 2b gRv 、 7 2c gRv 。 下列说法正确的是（ ） A．匀强电场方向水平向右 B．匀强电场场强大小为 mg q E C．小球运动过程中对圆环的最大压力为 7.5mg D．小球运动过程中对圆环的最小压力为 1.25mg 【答案】 AC 【解析】 【分析】 【详解】 A．从最低点到最高点： 2 21 1 2 2 2c a acmv mv mgR qU 解得： 0acU 故 ac 连线为等势线，从 a 到 b，有 2 21 1 2 2b a abmv mv mgR qU 解得： 3 0 4ab mgRU q 电场线垂直于等势线，且沿电场线方向电势逐渐降低，故匀强电场方向水平向右，故 A 正确； B． 匀强电场场强大小 3 4 abU mgE R q 故 B 错误； C．电场力 3 4 Eq mg 当电场力与重力合力与圆心在一条直线上时，对圆环的压力达到最大和最小，根据几何关系可知，最大速 度 2 2 max 1 1 (1 cos37 ) sin 37 2 2 amv mv mgR qER 根据牛顿第二定律 2 maxcos53 cos37N vF Eq mg m R 解得最大支持力为： max 7.5F mg 根据牛顿第三定律可知，最大压力为 1．5mg；根据几何关系可知，最小速度 2 2 min 1 1 (1 cos37 ) sin 37 2 2 amv mv mgR qER 根据牛顿第二定律 2 mincos53 cos37 N vEq mg F m R 解得最小支持力为： min 0F 故 C 正确 D 错误。 故选 AC 。 10．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图。 O 点为圆心， OO 为直径 MN 的垂线。足够大的光屏 PQ 紧靠 玻璃砖右侧且垂直于 MN 。由 A 、 B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向 O 点，入射光线与 OO 夹 角 较小时， 光屏出现三个光斑。 逐渐增大 角，当 时， 光屏 NQ 区域 A光的光斑消失， 继续增大 角，当 = 时，光屏 NQ 区域 B 光的光斑消失，则 ________。 A．玻璃砖对 A 光的折射率比对 B 光的小 B． A 光在玻璃砖中的传播速度比 B 光速小 C．光屏上出现三个光斑时， NQ 区域 A 光的光斑离 N 点更近 D． 时，光屏上只有 1 个光斑 E. 2 时，光屏上只有 1 个光斑 【答案】 BCE 【解析】 【详解】 A．根据题干描述 “当 θ =α时，光屏 NQ 区域 A 光的光斑消失，继续增大 θ角，当 θ =β时，光屏 NQ 区域 B 光的光斑消失 ”，说明 A 光先发生了全反射， A 光的临界角小于 B 光的临界角，而发生全反射的临界角 C 满足： 1sinC n ，可知玻璃砖对 A 光的折射率比对 B 光的大，故 A 错误； B．玻璃砖对 A 光的折射率比对 B 光的大， 由 cn v 知， A 光在玻璃砖中传播速度比 B 光的小。 故 B 正确； C．由玻璃砖对 A 光的折射率比对 B 光的大，即 A 光偏折大，所以 NQ 区域 A 光的光斑离 N 点更近，故 C 正确； D．当 α＜θ＜ β 时， B 光尚未发生全反射现象，故光屏上应该看到 2 个亮斑，其中包含 NP 侧的反射光斑 （A 、B 重合）以及 NQ 一侧的 B 光的折射光线形成的光斑。故 D 错误； E．当 2 时， A、B 两光均发生了全反射，故仅能看到 NP 侧的反射光斑（ A、B 重合）。故 E 正 确。 故选 BCE 。 11．如图所示，足够长的粗糙斜面固定于竖直向上的匀强电场 E 中，两个带等量负电荷的物体 AB （不计 AB 间的相互作用）用质量不计的轻弹簧直接相连，在恒力 F 作用下沿斜面向上做匀速运动， AB 与斜面 间的动摩擦因数分别为 1 2、 且 1 2 ，物体所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 某时刻轻弹簧突然断 开， A 在 F 作用下继续前进， B 最后静止在斜面上，则（ ） A．轻弹簧断开前，摩擦力对 B 的冲量大于对 A 的冲量 B． B 静止前， A 和 B 组成的系统动量守恒 C．轻弹簧断开瞬间， B 物体加速度为零 D．轻弹簧断开后， A 物体所受重力的功率变大、电势能增大 【答案】 BD 【解析】 【详解】 A．设 AB 所带电荷量均为 q ，则物 A 所受摩擦力 1 ( )cosA Af m g qE 2 ( cos)B Bf m g qE 由于不知道 Am 与 Bm 的大小，故无法判断 Af t 与 Bf t 的大小关系，故 A 错误； B． B 静止前， AB 组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，故 B 正确； C．轻弹簧断开瞬时， B 物体受重力、斜面支持力和摩擦力作用，加速度不为零，故 C 错误； D．物体 A 在轻弹簧断开前，在拉力作用下匀速向上运动弹簧断开后，少了向下的拉力，物体 A 所受合力 向上，做加速运动，所以重力的功率增大，电场力做负功，电势能增大，故 D 正确。 故选 BD 。 12．下列关于热现象的描述正确的是 ________。 A．用棉线做酒精灯的灯芯是利用了毛细现象 B．同种物质在不同的条件下能够生成不同的晶体 C．气体温度每降低 1℃所放出的热量与气体经历的过程有关 D．水蒸气的压强离饱和汽压越远，越不利于水的蒸发，人感觉越潮湿 E.小草上的露珠呈球形是由于液体表面张力使其表面积具有扩张到最大的趋势 【答案】 ABC 【解析】 【分析】 【详解】 A．用棉线做酒精灯的灯芯是利用了毛细现象，选项 A 正确； B．碳原子按不同的排列规则可以形成石墨和金刚石两种不同的晶体，选项 B 正确； C．气体温度每降低 1 C 所放出的热量与气体经历的过程有关，选项 C 正确； D．水蒸气的压强离饱和汽压越远，越有利于水的蒸发，人感觉越干爽，选项 D 错误； E．小草上的露珠呈球形是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小的趋势，选项 E 错误。 故选 ABC 。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．某小组要测量一电源的电动势和内阻。 供使用的实验器材有： 量程为 0~ 0.6A 电阻不计的电流表一只； 阻值均为 6 的定值电阻三只；开关 S 及导线若干。根据实验器材，同学们设计出如图甲所示的电路图， 其主要实验操作步骤如下： (1)三个 6 的电阻通过串、并联等不同的组合方式可以得到七个不同阻值的电阻 R，表中已列出 R 的不 同阻值。 (2)把不同组合方式得到的电阻 R 分别接入图甲所示电路的 MN 之间，可测得七组电阻 R 对应电流 I 的数 据如下表。 (3)以 1 I 纵坐标、 R 为横坐标，根据表中数据在图乙坐标纸上作出 1 R I 图像 ______。 (4)根据图像求出电源的电动势 E=_______V ；内阻 r=_______ 。（结果均保留两位有效数字） (5)该小组利用此电路测量一未知电阻 xR 的阻值。把未知电阻 xR 接入电路 MN 间，电流表的读数为 0.25A ， 可得待测电阻的阻值为 ________ 。(保留两位有效数字 ) 【答案】 2.9（2.7～ 3.1） 2.9（2.7～ 3.1） 8.8 （ 8.4～9.2） 【解析】 【分析】 【详解】 (3)[1] 通过描点作图作出 1 R I 图像 (4)[2][3] 根据闭合电路欧姆定律 ( )E I R r ，得： 1 R r I E E 结合图像可知 1 7.1 1 18 k E ； 1r E 解得： 2.95VE ， 2.95r (5)[4] 根据分析可知 8.85x ER r I 14．某实验小组设计了如图（ a）所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加 速度以和所受拉力 F 的关系图象。他们在水平轨道上做了实验，得到了 a F 图线，如图（ b ）所示。滑 块和位移传感器发射部分的总质量 m _________kg ；滑块和轨道间的动摩擦因数 _________（g 取 10m/s 2）。 【答案】 0.5 0.2 【解析】 【分析】 【详解】 [1] 由图形 b 得加速度 a 和所受拉力 F 的关系图象的斜率 2 ak F 所以滑块和位移传感器发射部分的总质量 1 0.5kgFm a k [2] 由图形 b 得，在水平轨道上 F=1N 时，加速度 a=0，根据牛顿第二定律得 0F mg 解得 0.2 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示，左端封闭右端开口、直径相同的 U 形细玻璃管竖直放置，左管中封闭有长 10cmL 的空 气柱，两管水银面相平，水银柱足够长，已知大气压强 0 75cmHgp 。现将下端阀门 S 打开，缓慢流出 部分水银，然后关闭阀门 S ，左管水银面下降的高度 2cmh 。 (1)求右管水银面下降的高度； (2)若再将右端封闭， 同时对左管缓慢加热， 并保持右管内气体的温度不变， 使右管的水银面回到最初高度， 求此时左管内气体的压强。 【答案】 (1)14.5cm ；(2)200.25cmHg 【解析】 【详解】 (1)左管水银面下降 2cm 过程，封闭气体做等温变化，则有 0 1p LS p L h S 解得 1 62.5cmHgp 设平衡时左管水银面比右管水银面高 1h ，有 162.5cm 75cmh 解得 1 12.5cmh 所以右管水银面下降的高度为 12.5cm 2cm 14.5cm (2)要使右管水银面回到原来高度，则左管水银面要再下降 14.5cm，则右管水银面比左管的高 14.5cm 2cm 16.5cm 右管水银面上升过程右管内封闭气体做等温变化，则有 0 214.5cm 10cm 10cmp S p S 解得 2 183.75cmHgp 此时左管内封闭气体的压强 3 2 16.5cmHg 200.25cmHgp p 16．如图所示，将一矩形区域 abcdef 分为两个矩形区域， abef 区域充满匀强电场，场强为 E，方向竖直 向上； bcde 区域充满匀强磁场，磁感应强度为 B，方向垂直纸面向外。 be 为其分界线。 af、bc 长度均为 L ， ab 长度为 0.75L 。现有一质量为 m、电荷量为 e 的电子（重力不计）从 a 点沿 ab 方向以初速度 v0 射 入电场。已知电场强度 2 016 9 mvE eL ， sin37 °＝0.6， cos37 °＝0.8.求： (1)该电子从距离 b 点多远的位置进入磁场； (2)若要求电子从 cd 边射出，所加匀强磁场磁感应强度的最大值； (3)若磁感应强度的大小可以调节，则 cd 边上有电子射出部分的长度为多少。 【答案】 (1) 2 L ；(2) 3mv qL ； (3) 5 6 L 。 【解析】 【分析】 【详解】 (1)电子在电场中做类似平抛运动，有 0.75L ＝v0t eE＝ma 21 2 y at 得 2 Ly 即该电子从距 b 点 2 L 处进入磁场 . （ 2）粒子进入磁场时，速度方向与 be 边夹角的正切值 tan θ＝ 0 0.75 2y v x v y θ＝37° 电子进入磁场时的速度为 0 0 5 sin 3 vv v 设电子运动轨迹刚好与 cd 边相切时，半径最小为 r 1，则由几何关系知 r 1＋r 1cos37 °＝L 解得 1 5 9 r L＝ 由 2 1 vevB m r ＝ 可得对应的最大磁感应强度 B＝ 3mv qL (3)设电子运动轨迹刚好与 de 边相切时，半径为 r 2，则 r 2＝r 2sin37 °＋ 1 2 L ， 解得 r 2＝ 5 4 L 又 r 2cos θ＝L ，故切点刚好为 d 点 电子从 cd 边射出的长度为 △y＝ 1 2 L ＋r 1sin37 °＝ 5 6 L 17．如图所示，在 y >0 的区域存在方向沿 y 轴负方向的匀强电场，场强大小为 E；在 y <0 的区域存在方 向垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场。 一个氕核 1 1H 从 y 轴上 y h 点射出， 速度方向沿 x 轴正方向。 已知 1 1H 进入磁场时，速度方向与 x 轴正方向的夹角为 60 ，并从坐标原点 O 处第一次射出磁场。 1 1 H 的质量为 m ， 电荷量为 q。不计重力。求： (1) 1 1 H 第一次进入磁场的位置到原点 O 的距离； (2)磁场的磁感应强度大小； (3)氕核从 y 轴射入电场到从 O 点射出磁场运动的时间。 【答案】 (1) x 2 3 3 h；(2) 6mEB qh ；(3) 2 6( 2 ) 9 mh Eq 【解析】 【分析】 【详解】 (1) 1 1H 在电场中做类平抛运动，水平方向 1 1x v t 竖直方向 h 2 1 1 1 2 at 粒子进入磁场时竖直分速度 1 1 1 tan60yv a t v 解得 x 2 3 3 h (2) 1 1 H 在电场中的加速度 qEa m 1 1H 进入磁场时的速度 22 1 1 1v v a t 1 1H 在磁场中做圆周运动，运动轨迹如图所示 由几何知识得 2 sin60x r 在磁场中做匀速圆运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 2vqvB m r 解得 6mEB qh (3)粒子在磁场中转过的角度为 4 π3 圆周运动的周期 2 mT qB ，在磁场中运动时间 2 4π 2π 3 6 mht T Eq 总时间 1 2 2 6( 2 π9 mht t t Eq）